二、测网的布置
测网的布置通常是根据地震勘探的精度要求、目的层的形态及分布特征、地形条件等因素决定的。测网由一定密度的测线组成,测线又具有一定的长度和布置原则。一条测线上有几个排列,在一个排列上要布置炮点和检波点。距离炮点最近的一个检波器与炮点的距离称炮检距。各个检波器之间的距离称为道间距。
(一)测线的布置
一般情况下都把测线布置为直线,遇到特殊地形时也可以为折线或弧线状。测线的走向要求与地质体的走向大致相垂直,而测线的密度(即单位面积内测线数)则是由勘探的精度要求来决定的。
图6-23 L和Δx示意图
(二)排列长度和道间距
测线的排列长度L是指每次激发接收地震记录时第一道检波器到最后一道检波器的距离。设道间距为Δx,检波器道数为N,则排列长度L=(n-1)Δx,如图6-23所示。
很明显,道间距Δx越大,则排列长度L就越大,工作效率就越高。但是,对于具体勘探任务来说,Δx值不能超出某一数值,因为Δx太大时,会对各相邻记录道之间同一个波的相位追踪和对比带来困难,从而不利于分辨有效波,所以Δx的选择要合适。特别是遇到特殊地质体时,排列和道间距应尽量小些。在浅层工程地震勘探中,一般多采用道间距为3m、5m、10m等。
(三)观测系统的选择
为了有效地接收不同的有效波,炮点(震源所在位置)与接收点(检波器所在位置)的布置应保持必要的相对位置。通常把激发点与接收点之间的相对位置关系称为观测系统。
测线的类型有多种,如图6-24所示。当激发点和接收点在一条直线上时称为纵测线,如图6-24(a)所示。当激发点和接收点不在一直线上时称非纵测线,图6-24(b)所示称为横测线,图6-24(c)所示称为侧测线,图6-24(d)所示称为弧形测线。实际工作中以纵测线为主,非纵测线作为辅助测线或在特殊条件时应用。
图6-24 测线类型示意图
用纵测线进行观测时,可根据采用的勘探方法及不同的地质情况分别采用下列观测系统。
1.折射波法的观测系统
(1)单支时距曲线观测系统。该系统具体形式见图6-25。本系统适用于勘探地质条件简单、界面平缓的情况,工作效率较高。在界面起伏较大或地质条件复杂时会带来很大的误差。
图6-25 单支时距曲线观测系统
(2)相遇时距曲线观测系统。该系统具体形式见图6-26。当在测线的一端O1点激发震源时,可在A1O2间追踪折射波,并可得到时距曲线S1;当在测线的另一端O2点激发震源时,可在A2O1间追踪折射波,得到时距曲线S2。S1和S2这一对时距曲线称为相遇时距曲线。这一对相遇时距曲线满足互换关系。相遇时距曲线,对于解释地质条件复杂、界面起伏较大的情况较适用,故现被广泛应用。
(3)追逐时距曲线观测系统。为了证实地震波在介质中传播时是否会出现前述的穿透现象,或为了证实地震界面的起伏情况,可采用如图6-6和图6-7所示的追逐时距曲线观测系统,即在同一排列上接收同一侧不同震源点所激发的折射波。由于不论震源在任何位置,滑行波滑行到接收段下界面上所射出的折射波对地面的出射角i均不改变,所以时距曲线S1和S2互相平行性可证实波的传播未发生穿透现象,如图6-7所示。如果发生穿透现象,则由于地震波所经路径不同,使得S1和S2曲线不平行,即Δt1≠Δt2,如图6-6所示。
(4)双重相遇时距曲线观测系统。这种系统是把相遇观测系统和追逐观测系统结合在一起的观测系统。它适用于地表条件复杂的工区,如图6-27所示。一般在先完成相遇时距曲线S1、S2观测之后,再分别在O1、O2两侧对称地移动一定距离,进行追逐时距曲线S3、S4的观测。利用S3与S1、S4与S2的平行性,可以增加解释界面的长度。当然,此方法增加了野外工作量。
图626 相遇时距曲线观测系统
图6-27 双重相遇时距曲线观测系统
2.反射波法的观测系统
(1)一次覆盖观测系统。地下界面除存在断层等情况外,一般是连续的,因此要了解连续的界面形态,就要在有一定长度的测线上,使用连续观测系统对界面进行连续的观测。最简单的一次覆盖连续观测系统如图6-28所示。
O1激发,O1O2接收,追踪A1R1间的反射;O2激发,仍在O1O2接收,追踪R1A2的反射;O2激发,O2O3接收,追踪A2R2的反射。然后O2O3排列不动,炮点移至O3,接收R2A3的反射。这样不断地移动接收点和炮点位置,就可以连续追踪界面R。这就是简单的连续观测系统。它的优点是炮点和接收段靠近,野外施工方便,不受折射波的干扰,也减少有效波之间的干涉;缺点是近炮点的几道常受爆炸后的声波和面波的干扰。
(2)延长时距系统。当测线通过河流、沼泽和居民点时,不能设置激发点和接收点,为了能连续追踪反射界面,可采用延长时距曲线系统进行观测。延长时距系统的吋距平面图如图6-29所示。假设在O2O3之间有河流通过,不能布置排列。为了获得O2O3下面的反射界面,可在O2点激发,在O3O4之间接收,得到时距曲线4,对应的反射界面为bc。又在O3点激发,在O1O2之间接收,得到时距曲线3,对应的反射界面为ab。虽然,延长时距曲线系统能连续追踪地下反射界面,但是,它不能使障碍物两边的简单连续观测系统进行互换连接对比。尤其是当障碍物过宽时,炮点和排列之间的距离较大,一方面会出现浅层折射波的干扰;另一方面还会产生反射波之间的干涉,造成浅层反射波的对比困难。
图6-28 一次覆盖连续观测系统
图6-29 延长时距系统
(3)多次覆盖观测系统。所谓一次覆盖或者多次覆盖是指对被追踪的界面观测的次数而言,例如对同一界面追踪了三次,称为三次覆盖。
多次覆盖的具体做法是:如图6-30所示,为了了解界面上R点情况,不只在O1点激发、在D1点接收,还分别在O2激发、D2接收,O3激发、D3接收。它们以O1D1的中点M对称分布。如果界面水平,则R点在地面的投影与M点(共中心点)重合,并且每次观测到的都是来自R点的反射。这些道集就是R点的共反射点道集。当然在野外生产工作中并不是单道接收,而是多道接收。但我们总能在多次激发获得的地震记录上将地下某点的共反射点道集找出来[35]。
下面以单边放炮24道接收的六次覆盖为例说明多次覆盖观测系统。如图6-31所示,炮点位于排列的一端,偏移距(炮点与最近道的距离)为一个道间距。每放完一炮,炮点和接收点一起向前移动两个道间距,这样便组成一个六次覆盖的观测系统。将所有的炮点O1、O2、O3…标在同一水平线上,然后从各炮点向排列前进方向作一条与炮点成45°角的直线,将同一排列上的24道分别投影在这些45°的斜线上。即每一根斜线表示一个排列,获得一张原始记录。从图6-31中可以看出,O1炮的第21道、O2炮的第17道、O3炮的第13道、O4炮的第9道、O5炮的第5道、O6炮的第1道,都接收来自A点的反射。因此,分别在这六张记录上选出的第21道、第17道、第13道、第9道、第5道和第1道就是公共反射点A的共反射点道集。其他的反射点也可以找到相应的共反射点道集。从图6-31可以看出,炮点连线和共反射点叠加道的连线是垂直的,其交点就是共反射点在地面上的投影位置。另外可以看到O1、O2、O3、O4、O5、O6六炮只能获得六次覆盖的四个共反射点A、B、C、D,若继续放O7、O8、O9、O10、O11、O12,则可以获得另外一张连续的六次覆盖剖面,他们的共反射点的相应叠加道见表6-1。显然,自A点以后,每一个反射点的信号可以在六张相应的记录上找到,这就是单边放炮的六次覆盖系统。
图6-30 共中心点道集示意图
图6-31 单边放炮六次覆盖观测系统
—炮点;—检波点;—反射点
至于12次覆盖、96次覆盖等情况与此类似。野外施工中,每放一炮,排列和炮点向前移动的道数为NS/(2n),其中,N为排列中的接收到数,n是覆盖次数,当单边放炮时,S=1,当双边放炮时,S=2。例如,24道接收、三次覆盖、单边放炮时,放完一炮后,炮点的排列向前移动4个道间距;若十二次覆盖,则移动1个道间距。
表6-1 六次覆盖共反射点叠加道表